淺談單片機(jī)萬年歷的工作原理

巢國強(qiáng)

摘 要：本文介紹了由單片機(jī)STC89C52、時(shí)鐘芯片DS1302、液晶顯示器LCD1602、溫度傳感器DS18B20、按鍵電路、報(bào)警電路和復(fù)位電路等組成的單片機(jī)萬年歷，可同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、鬧鈴時(shí)間和溫度等信息，通過功能鍵和加1、減1鍵，對以上信息進(jìn)行設(shè)置。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 時(shí)鐘芯片 液晶顯示器 溫度傳感器

微型計(jì)算機(jī)向兩個(gè)不同的方向發(fā)展，一個(gè)是向高速度、大容量、高性能的高檔微機(jī)方向發(fā)展，另一個(gè)則是向單片機(jī)方向發(fā)展。單片機(jī)功能完善、體積小、價(jià)格廉、易于嵌入，非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片機(jī)的家用電器實(shí)現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種智能電子鐘等。單片機(jī)萬年歷就是其中的應(yīng)用之一。它使用STC89C52單片機(jī)控制時(shí)鐘芯片DS1302，對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，采用溫度傳感器DS18B20檢測實(shí)時(shí)溫度，通過液晶顯示器LCD1602同時(shí)顯示年、月、日、星期、鬧鈴時(shí)間、時(shí)、分、秒和當(dāng)前實(shí)時(shí)溫度等信息（圖1）。

圖1 系統(tǒng)框圖

一、系統(tǒng)功能

一是時(shí)間設(shè)定由按鍵電路完成。第一次按下功能鍵S3后，使用加1鍵S4、減1鍵S5鍵可以調(diào)年，第二次按下功能鍵后調(diào)月，第三次按下功能鍵后調(diào)日，第四次按下功能鍵后調(diào)星期，第五次按下功能鍵后調(diào)溫度上限，第六次按下功能鍵后調(diào)溫度下限，第七次按下功能鍵后調(diào)時(shí)，第八次按下功能鍵后調(diào)分，第九次按下功能鍵后調(diào)秒，第十次按下功能鍵后調(diào)時(shí)結(jié)束，顯示時(shí)間，萬年歷開始工作。

二是在LCD1602液晶顯示器上同時(shí)顯示：年、月、日、星期、鬧鈴時(shí)間、時(shí)、分、秒及實(shí)時(shí)溫度。鬧鐘時(shí)間到或溫度超過設(shè)定范圍，蜂鳴器報(bào)警。

三是S2為鬧鐘開啟鍵，按一次開啟，液晶上有個(gè)開啟的圖標(biāo)，再按一次，鬧鐘關(guān)閉。在鬧鐘開啟的狀態(tài)下，按S5調(diào)節(jié)鬧鐘的時(shí)，按S4調(diào)節(jié)鬧鐘的分。在鬧鐘關(guān)閉狀態(tài)下，按S4和S5不起作用。

四是萬年歷在運(yùn)行時(shí)按下S4、S5無效，按下S3可重新設(shè)定時(shí)間。

二、主要硬件

1.DS1302

DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

2.DS18B20

DS18B20是智能溫度傳感器，它的輸入、輸出采用數(shù)字量，通過單總線，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)值以串口形式發(fā)給主機(jī)，主機(jī)按照通訊協(xié)議用一個(gè)I/O口模擬DS18B20時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示模塊顯示溫度值。在系統(tǒng)啟動之時(shí)，它可以通過按鍵設(shè)置溫度的上限值和下限值。當(dāng)某地方溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.LCD1602液晶顯示器

系統(tǒng)的顯示部分采用LCD1602字符顯示模塊，與數(shù)碼管相比，在硬件連接和軟件調(diào)試上都有優(yōu)勢。只要把要顯示的內(nèi)容放進(jìn)液晶模塊的顯示存儲器里，它就可以直觀地顯示出指定的內(nèi)容，因此使操作方便。LCD1602與單片機(jī)的連接非常方便，在系統(tǒng)中將STC9C52的P0.0-P0.7引腳與LCD1602的7-14引腳相連，因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)的P0口沒有上位電阻，所以在它們中間接一個(gè)10kΩ的電阻，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。單片機(jī)的P2.5-P2.7引腳與LCD1602的4-6引腳相連，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫與操作。

4.按鍵電路

本系統(tǒng)有5個(gè)按鍵，S1為系統(tǒng)的復(fù)位鍵、S2-S5依次為時(shí)鐘調(diào)整鍵、加1鍵、減1鍵和鬧鐘開啟鍵。復(fù)位鍵S1連接到STC89C52單片機(jī)的9腳RST上，S2-S5按鍵分別連接到STC89C52的P1.0-P1.3，由CPU檢測這四個(gè)開關(guān)量輸入，有鍵按下輸入為低電平，無鍵按下輸入為高電平。

三、結(jié)束語

本系統(tǒng)已設(shè)計(jì)安裝調(diào)試成功，并將其應(yīng)用于五年制大專班的課程設(shè)計(jì)，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008.

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）endprint

摘 要：本文介紹了由單片機(jī)STC89C52、時(shí)鐘芯片DS1302、液晶顯示器LCD1602、溫度傳感器DS18B20、按鍵電路、報(bào)警電路和復(fù)位電路等組成的單片機(jī)萬年歷，可同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、鬧鈴時(shí)間和溫度等信息，通過功能鍵和加1、減1鍵，對以上信息進(jìn)行設(shè)置。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 時(shí)鐘芯片 液晶顯示器 溫度傳感器

微型計(jì)算機(jī)向兩個(gè)不同的方向發(fā)展，一個(gè)是向高速度、大容量、高性能的高檔微機(jī)方向發(fā)展，另一個(gè)則是向單片機(jī)方向發(fā)展。單片機(jī)功能完善、體積小、價(jià)格廉、易于嵌入，非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片機(jī)的家用電器實(shí)現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種智能電子鐘等。單片機(jī)萬年歷就是其中的應(yīng)用之一。它使用STC89C52單片機(jī)控制時(shí)鐘芯片DS1302，對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，采用溫度傳感器DS18B20檢測實(shí)時(shí)溫度，通過液晶顯示器LCD1602同時(shí)顯示年、月、日、星期、鬧鈴時(shí)間、時(shí)、分、秒和當(dāng)前實(shí)時(shí)溫度等信息（圖1）。

圖1 系統(tǒng)框圖

一、系統(tǒng)功能

一是時(shí)間設(shè)定由按鍵電路完成。第一次按下功能鍵S3后，使用加1鍵S4、減1鍵S5鍵可以調(diào)年，第二次按下功能鍵后調(diào)月，第三次按下功能鍵后調(diào)日，第四次按下功能鍵后調(diào)星期，第五次按下功能鍵后調(diào)溫度上限，第六次按下功能鍵后調(diào)溫度下限，第七次按下功能鍵后調(diào)時(shí)，第八次按下功能鍵后調(diào)分，第九次按下功能鍵后調(diào)秒，第十次按下功能鍵后調(diào)時(shí)結(jié)束，顯示時(shí)間，萬年歷開始工作。

二是在LCD1602液晶顯示器上同時(shí)顯示：年、月、日、星期、鬧鈴時(shí)間、時(shí)、分、秒及實(shí)時(shí)溫度。鬧鐘時(shí)間到或溫度超過設(shè)定范圍，蜂鳴器報(bào)警。

三是S2為鬧鐘開啟鍵，按一次開啟，液晶上有個(gè)開啟的圖標(biāo)，再按一次，鬧鐘關(guān)閉。在鬧鐘開啟的狀態(tài)下，按S5調(diào)節(jié)鬧鐘的時(shí)，按S4調(diào)節(jié)鬧鐘的分。在鬧鐘關(guān)閉狀態(tài)下，按S4和S5不起作用。

四是萬年歷在運(yùn)行時(shí)按下S4、S5無效，按下S3可重新設(shè)定時(shí)間。

二、主要硬件

1.DS1302

DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

2.DS18B20

DS18B20是智能溫度傳感器，它的輸入、輸出采用數(shù)字量，通過單總線，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)值以串口形式發(fā)給主機(jī)，主機(jī)按照通訊協(xié)議用一個(gè)I/O口模擬DS18B20時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示模塊顯示溫度值。在系統(tǒng)啟動之時(shí)，它可以通過按鍵設(shè)置溫度的上限值和下限值。當(dāng)某地方溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.LCD1602液晶顯示器

系統(tǒng)的顯示部分采用LCD1602字符顯示模塊，與數(shù)碼管相比，在硬件連接和軟件調(diào)試上都有優(yōu)勢。只要把要顯示的內(nèi)容放進(jìn)液晶模塊的顯示存儲器里，它就可以直觀地顯示出指定的內(nèi)容，因此使操作方便。LCD1602與單片機(jī)的連接非常方便，在系統(tǒng)中將STC9C52的P0.0-P0.7引腳與LCD1602的7-14引腳相連，因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)的P0口沒有上位電阻，所以在它們中間接一個(gè)10kΩ的電阻，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。單片機(jī)的P2.5-P2.7引腳與LCD1602的4-6引腳相連，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫與操作。

4.按鍵電路

本系統(tǒng)有5個(gè)按鍵，S1為系統(tǒng)的復(fù)位鍵、S2-S5依次為時(shí)鐘調(diào)整鍵、加1鍵、減1鍵和鬧鐘開啟鍵。復(fù)位鍵S1連接到STC89C52單片機(jī)的9腳RST上，S2-S5按鍵分別連接到STC89C52的P1.0-P1.3，由CPU檢測這四個(gè)開關(guān)量輸入，有鍵按下輸入為低電平，無鍵按下輸入為高電平。

三、結(jié)束語

本系統(tǒng)已設(shè)計(jì)安裝調(diào)試成功，并將其應(yīng)用于五年制大專班的課程設(shè)計(jì)，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008.

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）endprint

摘 要：本文介紹了由單片機(jī)STC89C52、時(shí)鐘芯片DS1302、液晶顯示器LCD1602、溫度傳感器DS18B20、按鍵電路、報(bào)警電路和復(fù)位電路等組成的單片機(jī)萬年歷，可同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、鬧鈴時(shí)間和溫度等信息，通過功能鍵和加1、減1鍵，對以上信息進(jìn)行設(shè)置。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 時(shí)鐘芯片 液晶顯示器 溫度傳感器

微型計(jì)算機(jī)向兩個(gè)不同的方向發(fā)展，一個(gè)是向高速度、大容量、高性能的高檔微機(jī)方向發(fā)展，另一個(gè)則是向單片機(jī)方向發(fā)展。單片機(jī)功能完善、體積小、價(jià)格廉、易于嵌入，非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片機(jī)的家用電器實(shí)現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種智能電子鐘等。單片機(jī)萬年歷就是其中的應(yīng)用之一。它使用STC89C52單片機(jī)控制時(shí)鐘芯片DS1302，對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，采用溫度傳感器DS18B20檢測實(shí)時(shí)溫度，通過液晶顯示器LCD1602同時(shí)顯示年、月、日、星期、鬧鈴時(shí)間、時(shí)、分、秒和當(dāng)前實(shí)時(shí)溫度等信息（圖1）。

圖1 系統(tǒng)框圖

一、系統(tǒng)功能

一是時(shí)間設(shè)定由按鍵電路完成。第一次按下功能鍵S3后，使用加1鍵S4、減1鍵S5鍵可以調(diào)年，第二次按下功能鍵后調(diào)月，第三次按下功能鍵后調(diào)日，第四次按下功能鍵后調(diào)星期，第五次按下功能鍵后調(diào)溫度上限，第六次按下功能鍵后調(diào)溫度下限，第七次按下功能鍵后調(diào)時(shí)，第八次按下功能鍵后調(diào)分，第九次按下功能鍵后調(diào)秒，第十次按下功能鍵后調(diào)時(shí)結(jié)束，顯示時(shí)間，萬年歷開始工作。

二是在LCD1602液晶顯示器上同時(shí)顯示：年、月、日、星期、鬧鈴時(shí)間、時(shí)、分、秒及實(shí)時(shí)溫度。鬧鐘時(shí)間到或溫度超過設(shè)定范圍，蜂鳴器報(bào)警。

三是S2為鬧鐘開啟鍵，按一次開啟，液晶上有個(gè)開啟的圖標(biāo)，再按一次，鬧鐘關(guān)閉。在鬧鐘開啟的狀態(tài)下，按S5調(diào)節(jié)鬧鐘的時(shí)，按S4調(diào)節(jié)鬧鐘的分。在鬧鐘關(guān)閉狀態(tài)下，按S4和S5不起作用。

四是萬年歷在運(yùn)行時(shí)按下S4、S5無效，按下S3可重新設(shè)定時(shí)間。

二、主要硬件

1.DS1302

DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

2.DS18B20

DS18B20是智能溫度傳感器，它的輸入、輸出采用數(shù)字量，通過單總線，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)值以串口形式發(fā)給主機(jī)，主機(jī)按照通訊協(xié)議用一個(gè)I/O口模擬DS18B20時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示模塊顯示溫度值。在系統(tǒng)啟動之時(shí)，它可以通過按鍵設(shè)置溫度的上限值和下限值。當(dāng)某地方溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.LCD1602液晶顯示器

系統(tǒng)的顯示部分采用LCD1602字符顯示模塊，與數(shù)碼管相比，在硬件連接和軟件調(diào)試上都有優(yōu)勢。只要把要顯示的內(nèi)容放進(jìn)液晶模塊的顯示存儲器里，它就可以直觀地顯示出指定的內(nèi)容，因此使操作方便。LCD1602與單片機(jī)的連接非常方便，在系統(tǒng)中將STC9C52的P0.0-P0.7引腳與LCD1602的7-14引腳相連，因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)的P0口沒有上位電阻，所以在它們中間接一個(gè)10kΩ的電阻，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。單片機(jī)的P2.5-P2.7引腳與LCD1602的4-6引腳相連，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫與操作。

4.按鍵電路

本系統(tǒng)有5個(gè)按鍵，S1為系統(tǒng)的復(fù)位鍵、S2-S5依次為時(shí)鐘調(diào)整鍵、加1鍵、減1鍵和鬧鐘開啟鍵。復(fù)位鍵S1連接到STC89C52單片機(jī)的9腳RST上，S2-S5按鍵分別連接到STC89C52的P1.0-P1.3，由CPU檢測這四個(gè)開關(guān)量輸入，有鍵按下輸入為低電平，無鍵按下輸入為高電平。

三、結(jié)束語

本系統(tǒng)已設(shè)計(jì)安裝調(diào)試成功，并將其應(yīng)用于五年制大專班的課程設(shè)計(jì)，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008.

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）endprint